Забытая модель вселенной, предложенная Эйнштейном

Забытая модель вселенной, предложенная Эйнштейном

В 1917 году Альберт Эйнштейн поразил физический мир, опубликовав общую теорию относительности, в которой он описал гравитацию как геометрическое свойство пространства-времени. Это сразу же поставило вопрос о структуре вселенной в целом, из которого развилась современная космология.

В течение нескольких следующих лет многие ученые разрабатывали различные модели структуры пространства-времени. Этим занимались и русский физик Александр Фридман, и голландский математик Виллем де Ситтер (Willem de Sitter), и бельгийский священник Жорж Леметр (Georges Lemaitre). В этой дискуссии Эйнштейн принимал сравнительно мало участия, ограничившись несколькими важными репликами.

В то время было принято считать, что вселенная находится в стабильном состоянии — не расширяется и не сокращается. Поэтому Эйнштейн ввел в свою модель космологическую постоянную, которую могла регулироваться, чтобы вселенная не расширялась и не сокращалась.

Однако у головоломки отсутствовала ключевая часть. Примерно тогда же Эдвин Хаббл (Edwin Hubble) начал публиковать данные, согласно которым видные астрономам «островные вселенные» или галактики были намного дальше звезд и стремительно удалялись от нас. Его вывод, кардинально изменивший наши представления о мире, заключался в том, что вселенная расширяется.

Ведущие физики того времени сразу же осознали значимость открытия Хаббла. Если он был прав, модель вселенной нужно было менять.

В результате в 1932 году Эйнштейн и де Ситтер опубликовали новую модель, в рамках которой они отказались от космологической постоянной, позволив вселенной расширяться. В дальнейшем эта модель стала для космологического сообщества основной «рабочей лошадкой».

Сейчас Кормак O’Раферти (Cormac O’Raifeartaigh) и Брендан Макканн (Brendan McCann) из ирландского Уотефордского института технологии продемонстрировали важный этап продвижения Эйнштейна к этой модели, впервые переведя малоизвестную статью создателя теории относительности, написанную на год раньше работы 1932 года.

В этой статье, озаглавленной «Zum kosmologischen Problem der allgemeinen Relativitätstheorie» («К космологической проблеме общей теории относительности»), Эйнштейн предлагает модель вселенной, которая сначала расширяется, а потом сокращается. Этот процесс начинается с сингулярности и ей же заканчивается. Данная модель также важна, потому что она впервые придает космологической постоянной нулевое значение.

Сперва O’Раферти и Макканн обсуждают исторический контекст статьи. Эйнштейн, по-видимому, написал ее после своего визита в США, продолжавшегося три месяца. Большую часть этого времени он провел в Принстоне, но также успел съездить к Хабблу, чтобы обсудить его открытия. 

Интересно, что в своей статье Эйнштейн постоянно пишет фамилию Хаббла с ошибкой. По мнению авторов, это доказывает, что он был плохо знаком с работами американского астронома. В статье также отсутствует ряд важных ссылок, вероятно, пропущенных в спешке — O’Раферти и Макканн считают, что Эйнштейн написал ее всего за четыре дня. 

Модель, которую Эйнштейн опробует в статье, носит явно переходный характер. Скажем, она предполагает положительную кривизну пространства-времени. Это было необходимым элементом эйнштейновской модели стабильной вселенной, однако позднее оказалось необязательным в рамках расширяющейся модели, которая могла иметь как положительную кривизну, так и отрицательную или нулевую. О возможности последнего Эйнштейн и де Ситтер писали годом позже. 

Один из наиболее интересных аспектов статьи связан с попыткой Эйнштейна на основании своей модели вычислить размер вселенной, который он оценивает в 10^8 световых лет или 9,5×10^25 сантиметров в радиусе (на несколько порядков меньше, чем по современным оценкам).

В связи с этим он оценивает возраст вселенной примерно в 10 миллиардов лет. Согласно современному консенсусу, вселенной около 14 миллиардов лет.

Как отмечают O’Раферти и Макканн, непонятно, на чем основана оценка Эйнштейна. Они предполагают, что в ее основе лежат некие расчеты Фридмана. Они также указывают, что в спешке Эйнштейн допустил в расчетах ряд ошибок.

«Эйнштейн здесь выглядит, скорее, увлекающимся космологом, чем ученым, пытающимся показать совместимость своей величайшей теории с поразительными новыми астрономическими наблюдениями», — отмечают они.

Это интересный материал не только об эволюции взглядов Эйнштейна на природу вселенной, но и о личности самого Эйнштейна. Кто из нас не работал второпях и потом не замечал ошибок в своей работе-

Заметим, что после совместной работы 1932 года с де Ситтером Эйнштейн почти не проявлял интереса к космологии, предпочитая заниматься не удавшимися в итоге попытками объединить относительность с квантовой теорией. 

Эйнштейн один из самых обсуждаемых и изученных исследователей в истории. Поэтому крайне странно, что находятся его работы, которые до сих пор не были переведены на английский. Однако именно это и делает перевод O’Раферти и Макканна ценным добавлением к корпусу материалов об этом удивительном человеке.

Newsland.ru

Похожие новости:
Квантовый компьютер использовали для подтверждения теории относительности
Физики из США, Японии и России с помощью квантового компьютера получили очередное подтверждение специальной теории относительности (СТО), придуманной Эйнштейном. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Калифорнийского университета ..
2015-01-31 2189 0 Научные открытия
2
Представлен обнаруживший гравитационные волны ученый
Первым человеком, зарегистрировавшим гравитационные волны — возмущения пространства-времени, предсказанные сто лет назад создателем общей теории относительности Альбертом Эйнштейном, стал итальянский ученый из Падуи Марко Драго, работающий в Институте гравитационной физики Общества Макса Планка в Ганновере. Об этом ..
2016-02-13 1533 0 Научные открытия
1
Темной материи нет? Свидетельство Андромеды
Астроном доктор Хонгшенг Чжао (Hongsheng Zhao) из Университета Сент-Эндрюс полагает, что 10 млрд. лет назад Млечный Путь столкнулся с Галактикой Андромеды, и что наши представления о гравитации в корне неверны. На протяжении многих лет ученые полагали, что наша галактика, Млечный Путь, примерно ..
2013-07-9 2515 0 Научные открытия
0
Получены доказательства существования гравитационных волн
Астрофизики обнаружили характерную картину поляризации реликтового микроволнового излучения, которая является наиболее прямым доказательством существования гравитационных волн и справедливости инфляционной модели Вселенной. По словам многих ученых, в случае подтверждения открытие может быть удостоено Нобелевской ..
2014-03-18 2323 0 Научные открытия
0
Коллаборация LIGO зафиксировала сигнал гравитационных волн
Участникам проекта Advanced LIGO удалось зафиксировать сигнал от гравитационных волн акустического диапазона. Об этом представители коллаборации объявили на пресс-конференции Национального научного фонда США, начавшейся в 18:30 по Москве в Вашингтоне.Статья с результатами исследования была принята к публикации в журнале Physical Review Letters и уже появилась на сайте журнала.«Мы ..
2016-02-11 1744 0 Научные открытия
0
Предсказано существование странствующих черных дыр
Астрономы, работающие с телескопом "Чандра", получили данные, которые говорят о том, что из галактики CID-42 при ее формировании была выброшена сверхмассивная черная дыра. Работа будет опубликована в Astrophysical Journal, ее препринт доступен в архиве Корнельского университета. Краткое сообщение об открытии ..
2012-06-7 2034 0 Научные открытия
0
Торт раскрыл тайну гравитационных волн раньше ученых
Исследовательница Эрин Райан (Erin Ryan), работающая в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА, случайно сообщила об обнаружении волн пространства-времени раньше ученых. Женщина опубликовала на своей странице в Twitter фотографию торта с поздравлениями за 16 минут до того, как миру ..
2016-02-13 1893 0 Научные открытия
0
Физики оценили энергопотери Земли от капель дождя
Ученые обнаружили, что трение падающих капель дождя о воздух переводит в тепло столько же атмосферной энергии, сколько турбулентность потоков. Новые результаты, возможно, повлияют на существующие климатические модели. Статья ученых появилась в журнале Science, а ее краткое изложение приводит ..
2012-02-25 1668 1 Научные открытия
0
Распады частиц на БАК подтвердили стандартную модель
Ученые международных коллабораций CMS и LHCb опубликовали данные, которые в соответствии с предсказаниями Стандартной модели подтверждают существование редкого распада странных B-мезонов на пару мюонов. Авторы работы анализируют данные, полученные в 2011 и 2012 годах на Большом адронном коллайдере в рамках ..
2015-05-18 6337 0 Научные открытия
0
Открыто новое дважды магическое ядро кальция
Ученые из ЦЕРНа показали, что теоретическая ядерная физика не описывает наблюдаемые в эксперименте свойства изотопов химических элементов и доказали существование нового дважды магического ядра кальция. Результаты исследований авторы опубликовали в журнале Nature Physics, а кратко о них сообщается на сайте ..
2016-02-10 1693 0 Научные открытия
1
Физики: механизм реакции ультрахолодных атомов
Результаты исследования физиков Университета штата Канзас помогли ученым точно предсказать ранее непредсказуемое. Юйцзюнь Ван, научный сотрудник Лаборатории Джеймса Р. Макдональда при Университете штата Канзас, и Поль Жюльенн из Университета Мэриленда теоретически спрогнозировали механизм химических ..
2014-08-27 1836 0 Научные открытия
0
Российские ученые проверили Стандартную модель на прочность
Коллаборация LHCb, работающая на Большом адронном колайдере (БАК), провела измерение параметра, описывающего превращение кварков b, в результате которого могли быть обнаружены неточности Стандартной модели. В исследовании принимали участие ученые из Новосибирского государственного университета (НГУ) и других ..
2015-07-30 6130 0 Научные открытия
0
Статистический анализ отодвинул время расхождения неандертальцев и денисовцев
Американские генетики построили модель, описывающую историю неандертальцев и денисовцев, основываясь на статистическом анализе частоты распределения полиморфных сайтов в известных геномах. Согласно анализу, ветви неандертальцев и денисовцев разошлись раньше, чем предполагалось, а их предковая популяция была очень мала. Исследование опубликовано в Proceedings of the National ..
2017-08-14 21059 0 Научные открытия
0
Разработана новая модель поведения темной материи
Группа ученых под руководством Мэтта Уокера (Matt Walker) из Гарвард-Смитсонианского центра астрофизики (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), США, разработали новую модель «поведения» темной материи, сообщает Space.com. В новом исследовании они рассчитали распределение массы материи между двумя ..
2011-10-25 2457 0 Научные открытия
0
«Яндекс» найдет для ученых темную материю
Школа анализа данных «Яндекса» станет партнером CERN (Европейской организации по ядерным исследованиям) в эксперименте по поиску темной материи. Об этом говорится в сообщении компании. Российская компания предоставит CERN технологии машинного обучения, а студенты и исследователи Школы анализа данных ..
2014-07-03 1388 0 Научные открытия
0